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2018 年度 実績報告書

細胞間コミュニケーションのライブイメージング

計画研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 15H05949
研究機関京都大学

研究代表者

松田 道行  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10199812)

研究分担者 隅山 健太  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, ユニットリーダー (00370114)
平島 剛志  京都大学, 医学研究科, 講師 (10620198)
築地 真也  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40359659)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
キーワードイメージング / 細胞生物学 / 再生 / 蛍光バイオセンサー / FRET
研究実績の概要

筋衛星細胞と炎症細胞のコミュニケーションについて研究を行った。筋衛星細胞に特異的に発現するPax7の下流にCREリコンビナーゼを発現するマウスと、CRE依存性に細胞増殖刺激を司るERK MAPキナーゼのフェルスター共鳴エネルギー移動(FRET)バイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスとを交配させ、筋衛星細胞特異的にFRETバイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスを開発した。次に、このマウスの横紋筋
に傷害を誘導し、多光子顕微鏡下に観察した。その結果、筋衛星細胞が静止期から細胞増殖期に入り、傷害部位に向けて運動する様子を多光子顕微鏡にて観察することに成功した。さらに、細胞周期特異的センサーFUCCIを発現するマウスも用いて、組織傷害時におけるERK活性、細胞周期、細胞遊走能について検討した。その結果、筋衛星細胞はG2期において運動がもっとも亢進すること、ERKはG1/S移行をCDK2の活性制御を介して促進していることを明らかにした。これらの結果は、細胞増殖を制御するERK MAPキナーゼが細胞周期を制御すると同時に筋衛星細胞の傷害部位への移動をも制御していることを示している。
また、同様のERK活性と細胞運動の関係をマウス胸腺組織においても検討した。意外なことに、胸腺においてはERK活性化が胸腺細胞の運動を抑制することを発見した。画像処理や数理処理を加えERKの活性動態を1細胞レベルで詳しく解析すると、運動抑制様式がT細胞のサブセット間で異なり、特にCD4 T細胞ではERK活性そのものではなく動的変化に応じて運動速度が制御されることを見出した。
以上の結果は、細胞増殖や細胞活性化を司るERK MAPキナーゼと細胞運動の関係は組織や細胞種によって大きく異なり、さまざまなERK-CDK経路の阻害剤の効果も組織によって大きく異なることを示唆するものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

マウスを使った実験の一部は、マウスの供給が十分でなかったこともあり、やや遅れた。

今後の研究の推進方策

マウスを使った分子活性のライブイメージングは世界的にも極めて少数のグループのみが有する技術であり、今後、この優位性を生かして、試験管内の知見と生体反応とのギャップを埋める研究を続けていく予定である。また、論文は投稿中のものが複数あり、これらを成果として発信していくことが大事である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      University of Helsinki
  • [雑誌論文] Two Decades of Genetically Encoded Biosensors Based on F?rster Resonance Energy Transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Terai Kenta、Imanishi Ayako、Li Chunjie、Matsuda Michiyuki
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 44 ページ: 153~169

    • DOI

      10.1247/csf.18035

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live-Cell FRET Imaging Reveals a Role of Extracellular Signal-Regulated Kinase Activity Dynamics in Thymocyte Motility2018

    • 著者名/発表者名
      Konishi Yoshinobu、Terai Kenta、Furuta Yasuhide、Kiyonari Hiroshi、Abe Takaya、Ueda Yoshihiro、Kinashi Tatsuo、Hamazaki Yoko、Takaori-Kondo Akifumi、Matsuda Michiyuki
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 10 ページ: 98~113

    • DOI

      10.1016/j.isci.2018.11.025

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gliding Basal Cell Migration of the Urothelium during Wound Healing2018

    • 著者名/発表者名
      Sano Takeshi、Kobayashi Takashi、Ogawa Osamu、Matsuda Michiyuki
    • 雑誌名

      The American Journal of Pathology

      巻: 188 ページ: 2564~2573

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2018.07.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Novel Morphological Marker for the Analysis of Molecular Activities at the Single-cell Level2018

    • 著者名/発表者名
      Imanishi Ayako、Murata Tomokazu、Sato Masaya、Hotta Kazuhiro、Imayoshi Itaru、Matsuda Michiyuki、Terai Kenta
    • 雑誌名

      Cell Structure and Function

      巻: 43 ページ: 129~140

    • DOI

      10.1247/csf.18013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic MAPK/ERK Activity Sustains Nephron Progenitors through Niche Regulation and Primes Precursors for Differentiation2018

    • 著者名/発表者名
      Ihermann-Hella Anneliis、Hirashima Tsuyoshi、Kupari Jussi、Kurtzeborn Kristen、Li Hao、Kwon Hyuk Nam、Cebrian Cristina、Soofi Abdul、Dapkunas Arvydas、Miinalainen Ilkka、Dressler Gregory R.、Matsuda Michiyuki、Kuure Satu
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 11 ページ: 912~928

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2018.08.012

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Live-cell FRET imaging reveals a role of ERK activity dynamics in thymocyte motility2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinobu Konishi, Kenta Terai, Takaya Abe, Yoko Hamazaki, Akifumi Takaori-Kondo and Michiyuki Matsud
    • 学会等名
      The 60th American Society of Hematology Annual Meeting and Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] Timelapse FRET imaging reveals the correlation between the strength of ERK activation in NK cells and the fate of conjugated target cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ichise, Kenta Terai, Michiyuki Matsuda
    • 学会等名
      The 17th Meeting of Society for natural immunity
    • 国際学会
  • [備考] 研究概要

    • URL

      http://www.fret.lif.kyoto-u.ac.jp/project.htm

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公開日: 2021-01-27  

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